PM2.5的危害及治理方案_pm25危害及治理

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PM2.5的危害及治理方案

魏小东

2012110663 化学工程学院 化学工艺专业 2012级12班

摘要：随着工业化进程的加快，人类活动对自然环境的影响越来越大，大气中 PM2.5对人类健康的威胁逐步加剧，如何减轻 PM2.5 对人类的危害已经成为一个迫切需要解决的问题。PM2.5污染最典型的特征是污染源的多样性，同时，由于介质的流动性使其在空间布局上呈现出跨区域的状况。这就要求我们面对 PM2.5 污染时，走出仅仅依靠环保部门的职能误区，通过对污染源的正确分析，寻找治理的措施与办法，其中较为可取的是构建区域联防联控机制。只有这样，才能扭转PM2.5愈演愈烈的发展态势。关键词：PM2.5；污染源；治理方案

0 引言

2013 年的春季，雾霾天气笼罩中国中东部大部分地区，覆盖国土面积的四分之一，6 亿人，17 个省份，多次遭受灰霾天气的侵袭。这是建国以来面积最广、时间最长、危害最严重的一次空气污染事件。根据环保部监测数据，全国空气质量最差的 10个城市是邢台、石家庄、保定、邯郸、廊坊、衡水、济南、唐山、北京、郑州，京津冀地区占了 8 个。其中许多城市的 PM2.5 监测数据均遭遇“爆表”。首都北京严重的空气污染受到全世界的关注。

中国空气污染每年造成的经济损失，仅疾病成本就相当于国内GDP 的 1.2%。京津冀地区空气污染损失估计为 1259亿元，占该地区 GDP 的 3.41%，其中燃煤、机动车、工业废气和扬尘是大气污染的主要来源。[1]

为应对 PM2.5 污染，针对PM2.5的性质和危害，我国必须采取了积极措施，改善空气质量。PM2.5的简介

PM2.5指空气动力学直径等于或小于 2.5 微米（µm）的颗粒，它既来源自污染源直接排放的颗粒物，也产生于各种气态污染物的各种物理或化学过程。因此，PM2.5 既是局地污染物，也是区域性及全球性污染物。[2]

1997 年美国率先将PM2.5纳入环境空气质量标准，2005 年世界卫生组织（WHO）引入环境空气质量指南，考虑各国经济、社会和环境的差异，WHO基于指导值，还提出三个过渡阶段的目标值。世界各国先后与WHO指导值和目标值衔接，2012 年 2 月我国颁布新修订的环境空气质量标准，包含了PM2.5，与WHO第一过度阶段的目标值衔接。中国环境空气质量新标准，对保护公众健康和 环境具有里程碑意义。新标准响应了公众对空气质量尤其细颗粒物的关注，因此，新标准体现了国家意志和人民意志，承载了全社会对改善空气质量的新期待。

PM2.5污染的危害

2.1 对人体健康的影响

颗粒物对人体健康的影响不仅取决于颗粒物的浓度和在其中暴露的时间,也取决于颗粒物粒径的大小。粒径越小,比表面积就越大,物理、化学活性越高,越能加剧生理效应的发生与发展;粒径越小,越不易沉积,长时间飘浮在大气中容易被吸人人体,小于5微米的颗粒物能深入肺部,由于人体缺乏对PM”的阻截能力,引起各种尘肺病。尘粒表面吸附各种有害气体和其它污染物,而成为其载体,引起呼吸道感染、心脏病、支气管炎、气喘、肺炎、肺气肿等疾病。有些吸附了有机化合物的颗粒,如卤代烷烃、氯烯烃、氯芳烃,大多都有致癌作用,可引发肺癌。据世界卫生组织的报告显示,在监控标准最严格的欧洲,38.6万人每年还是会在PM2.5的阴霆下死亡,而且欧盟国家的人均期望寿命也因此减少8.6个月。

研究表明，随着呼吸过程PM2.5能进入人的支气管和肺泡，PM2.5可能引发整个人体范围的疾病。根据美国 1980-2000 年人类预期寿命随空气质量改善的变化：PM2.5每降低 13～14 微克/立方米，预期寿命会增加 0.82 年。PM2.5对能见度产生影响，PM2.5与能见度呈对数负相关关系,。以上海为例，PM2.5浓度每下降 10%,能见度可改善 4%～15%。PM2.5还是影响全球辐射胁迫的短寿命组分。

2.2对大气能见度的影响

对大气能见度有影响的污染物主要是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体,PM2.5对视觉的影响很大,特别是0.1-1微米之间的颗粒是形成阴霆的祸首,这些微粒在大气中影响了光的折射和吸收,造成能见度降低,形成阴霆天气,PM2.5是形成阴霆天气的主要原因,大幅降低了大气的光感觉。

主要来源及存在形态 3.1 PM2.5的主要来源

PM2.5的主要来源可分为自然污染源和人为污染源。自然污染源是指自然原因向环境释放的污染物,如火山喷发、森林火灾、咫风、海啸、士壤和岩石的风化及生物的腐烂等自然现象形成的污染源。人为污染源是人类活动和生产活动产生和排放的污染源。它加聚了污染的严重程度,是我们关注和控制的重点。

PM2.5的来源广泛,成因复杂,既有因燃煤、机动车、扬尘、生物质燃烧等直接排放的细颗粒物,又有从空气中二氧化硫、氮氧化物、氨、挥发性有机物等污染物经过复杂的化学反应形成的二次颗粒物。这些细颗粒物既有本地污染源排放产生,又有外地源远距离输送的影响。PM2.5污染的危害不仅仅影响人体健康,农业秸秆燃烧形成的PM2.5污染已成为了公害,气溶胶状态的污染物和气态污染物是构成PM2.5的主要成分。

据北京有关部门2000年对PM2.5来源的研究:尘土占20%;由气态污染物转化而来的硫酸盐、硝酸盐、钱盐分别占17%、10%、6%;燃烟产生的占7%;使用汽油柴油而排放的贡献为7%;农作物等生物质贡献6%;植物碎屑贡献1%。含碳的颗粒物,硫酸根,硝酸根,钱根加在一起占了重量的69%。1999年上海测定的PM2.5中有41.6%硫酸按、硝酸钱,41.4%是含碳的物质。二次污染物在PM2.5中占了很大的比重。[3] 3.2 PM2.5的主要形态

我国是全球PM2.5污染的高值区，呈明显的区域性特征，高值区主要集中在我国经济比较发达的东部沿海。我国城市大气PM2.5浓度较高，约 80%的城市不能满足环境空气质量新标准。有机物是我国PM2.5中的重要化学物种，硫酸根、硝酸根和铵（SNA）是我国东部地区PM2.5中最主要的化学物种。连续十年的观测结果表明，SNA与EC（元素碳）在北京PM2.5中的份额在持续增加，其消光系数最高，因而对能见度降低的贡献相应在增加；北京地区PM2.5/PM10浓度比值的上升表明，细粒子在可吸入颗粒物中的贡献在增加，细粒子的富集反映北京颗粒物污染的区域性与复合型特征在增强。全球不同地区的观测都发现，大气颗粒物中二次有机组分远高于一次有机组分。各国实践表明，小颗粒带来大挑战。它来源广，成因复杂，控制周期长，任务重。不下真功夫，很难见成效。3.2.1气溶胶状态的污染物 主要包括:粉尘、烟、飞灰等;其中烟一般是指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。它是由熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝物,在生成过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应。烟颗粒的尺寸很小,一般为0.01~1微米左右。飞灰:是指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。3.2.2气态污染物

气体状态污染物是以分子状态存在的污染物。气态污染物的种类很多,总体上可以分为五大类:以502为主的含硫污染物、含氮污染物、碳氧化物、有机化合物及卤素化合物等。气态污染物又可以分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质;二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组分,或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。在大气污染控制中受到普遍重视的一次污染物有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物以及有机化合物等;二次污染物有硫酸烟雾、硫酸盐、硝酸盐和光化学烟雾。这些气态污染物是组成PM25主要成分之一。

控制PM2.5污染既需要控制直接排放的颗粒物，也要控制形成二次颗粒物的前体物（SO2、NOx、VOC和NH3），中国面临严峻考验。1990～2010 的 20 年间，除一次颗粒物的排放量基本持平外，与二次PM2.5密切相关的前体物SO2、NOx和VOCs的排放量均显著增加。全国亿元GDP（1990 年价格）的污染物排放强度虽有下降，但全国各类污染物排放总量都大幅增加。中国必须实施气候友好的PM2.5污染防治战略。包括实施多污染物协同控制，建立区域联防联控新机制，统筹区域环境资源、优化产业结构，加强能源清洁利用、控制区域煤炭消费总量，强化机动车排放控制，依靠科技支撑和公众参与。空气质量管理是持续发展和改善的过程，任重道远，是政府、企业和公众的共同责任。PM2.5的治理方案

我们需要做的事情还非常多，我们要调整好人与自然的关系、当代人与后代人的关系，以及当代人之间的关系。在这样的形势下，采取措施改善大气状况，走可持续发展道路已成必然。为了加强 PM2.5 的治理，为人民创造一个清新、优美的生活和工作环境，我们必须对大气PM2.5污染采取有效措施。

控制工业污染排放总量。为此，我们不应该只调整行业配置，也要搞好规划布局，特别是工业布局，这对一个城市的大气状况十分重要。在布局工业时，应将工业生产均衡分布，不要集中在局部或少数大城市。如此单位面积上排放的污染物少，易于自然净化。另外，厂址的选择也应与该厂的性质相符，如生产有害气体的工厂应布局在居住区的下风向。

控制细颗粒污染物的排放。我国已经实施了一系列措施，其中《重点区域大气污染联防联控十二五规划》就把扬尘污染防治作为大气污染防治的重要内容，包括，落实责任制，将扬尘控制作为城市环境综合整治的重要内容；加强施工扬尘监管，将施工企业扬尘污染防治情况纳入建筑企业信用诚信体系，推进绿色施工；提高道路保洁水平，加强渣土运输车密闭运输管理等。

减少热电厂、供热锅炉二氧化硫的排放量。我们将通过经济、政策的管理办法保证低硫煤的优先使用。高硫煤的电厂提供煤炭在使用前要增加煤烟气脱硫清洗设施的安装。实际上，我国的能源结构极不合理。从目前情况看，煤炭在我国一次能源构成中占 70%以上，成为我国主要的能源。我国工业燃料动力的 80%依靠煤炭，而全国总体每年用于直接燃烧的煤炭占总煤耗的 84%。其不高的利用率使得我国的大气污染更加严重。因此，我们应改善我国的能源结构，加大天然气、石油、风能、太阳能的比重，发展新能源，以此来减少二氧化硫的排放量。

加大汽车尾气的控制。目前，北京、上海等大城市拥堵严重，庞大的机动车保有量和低速行驶，造成汽车燃油燃烧不充分，从而导致 PM2.5 排放量倍增，像北京，机动车尾气占PM2.5 排放总量的 22%，机动车污染已经是大气环境污染治理最突出、最紧迫的问题之一。这就需要我们要加大淘汰黄标车的力度，严格制定新车排放标准，以降低机动车排放强度。而对于数量更为庞大的在用车减排，关键在于油品升级。可现在油品升级步子低，已经严重落后于机动车排放标准的提高，到 2014 年才能在全国范围内供应满足国 IV 排放标准要求的车用汽油，满足国 IV 排放标准要求的车用柴油标准目前还处于起草阶段。[4]

除此之外，像能源利用率的提高、优化能源结构和可持续消费与生产模式的产生、可再生能源资源的促进等都是保护大气环境，降低 PM2.5 指数的研究重点。基于此，我们说，构建区域联防联控机制则是当下较为可行的治理 PM2.5 之道。区域联防联控机制是横向关系上的行政区协同运用组织和制度等资源综合实施污染防治措施的制度体系。它较显著的特征是：主体关系上的横向型、防治客体的流动性、区域性、防治手段的综合性。虽然在 PM2.5 污染的过程中，区域内的各个行政区都是污染输出者同时也是污染受害者，但各个行政区污染损害的程度和对污染治理的力度是不尽相同的。出现的问题是，个别地区只污染不治理或多污染少治理，在享受其他地区污染治理外部正效应的同时将自身的污染成本转移给相邻地区，最终损害的是整个区域内的大气质量，形成 PM2.5 的外溢效应。因此，必须建立健全区联防联控机制，限制或杜绝此类现象发生和扩展。若想消除 PM2.5 污染治理中外部性效应，则必须加大环境法制度的建设，比如，建立区域主体制度、建立排放总量控制目标制度、建立联合执法制度、建立突发性大气污染事件应急应对制度等。通过“法”的确立“，制度”的建设，刚性地治理 PM2.5 污染的迫切问题。[5] 展望

“牵着你的手，却看不见你”不是美丽中国，“厚德载雾，自强不吸”不是全面小康。经济发展再也不能走先污染后治理的老路，城市管理再也不能以“空气不好是小事儿”心态来

应对突发情况，居民生活再也不能只图自己方便不管环境负担。只有形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式，从源头上扭转生态环境恶化趋势，我们才可能拥有天蓝、地绿、水净、风清的美好家园。

参考文献: [1] 白韫雯.美国治理 PM2.5 污染的经验和教训.中国能源，2013,35（4）:15-19 [2] 郝吉明.中国PM2.5来源、污染特征与控制策略.中国地球物理，2012.[3] 安文德.PM2.5的主要来源及特征分析.河北环境科学，2012，增刊：31-33 [4] 王永光.PM2.5 大 气 污 染 治 理 谈.经济研究导刊,2013,11:155-156 [5] 童志权.大气污染控制工程[M].北京：机械工业出版社，2006.